資源描述：
《微機(jī)電系統(tǒng)_信息與通信_工程科技_專業(yè)資料》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、微機(jī)電系統(tǒng)MEMS在微納衛(wèi)星中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢1.MEMS介紹微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是多種學(xué)科交叉融合并具有戰(zhàn)略意義的前沿高新技術(shù)，是未來的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。MEMS技術(shù)特點(diǎn)可由3個M概括：小尺寸(miniaturization)、多樣化(multiplicity)、微電子(microelectronics)。MEMS技術(shù)的出現(xiàn)開辟了技術(shù)的一個全新領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，它具有許多傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、汽車、軍事等眾多領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景，MEMS技術(shù)將成為提高軍事能力的重要技術(shù)途徑[1]。1.1
2、MEMS技術(shù)1988年美國加州大學(xué)伯克利分校的Tai等[2；3]成功地用微電子平面加工技術(shù)研制出了直徑僅有100微米左右硅微機(jī)械馬達(dá)，使人們看到了將可動機(jī)械結(jié)構(gòu)與電路集成在一個芯片內(nèi)，構(gòu)成完整的微型機(jī)電系統(tǒng)的可能。微機(jī)電系統(tǒng)-MEMS(microelectromechanicalsystems)的概念應(yīng)運(yùn)而生，并迅速成為國際上研究的熱點(diǎn)。1993年，美國ADI公司采用該技術(shù)地將微型可動結(jié)構(gòu)與大規(guī)模電路集成在單芯片內(nèi)[4]，形成用于汽車防撞氣囊控制的微型加速度計(jì)，MEMS技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢真正地體現(xiàn)了出來[5]。
3、微機(jī)電系統(tǒng)是指微型的器件或器件組合，是一個把電子功能與機(jī)械和光學(xué)或其他功能相結(jié)合的綜合集成系統(tǒng)。MEMS主要包括微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路等幾部分。它是在融合多種微細(xì)加工技術(shù)，并應(yīng)用微電子技術(shù)和最新成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高科技前沿學(xué)科。MEMS是微電子技術(shù)的拓寬和延伸，它將微電子技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)相互融合．實(shí)現(xiàn)了微電子與機(jī)械融為一體的系統(tǒng)。人們還把微機(jī)械、微結(jié)構(gòu)、智能傳感器歸入MEMS范疇。MEMS在不同的國家其名稱也有所不同，在日本稱為微機(jī)械(Micromachine)[6]，在歐
4、洲稱為微系統(tǒng)技術(shù)MST(MicrosystemsTechnology)，在英國稱微工程(Micro—engineering)?，F(xiàn)在微機(jī)電系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了“機(jī)”和“電”的概念，將處理熱、光、磁、化學(xué)、生物等結(jié)構(gòu)和器件通過微電子工藝及其他一些微加工工藝制造在芯片上，并通過與電路的集成甚至相互間的集成來構(gòu)筑復(fù)雜微型系統(tǒng)。所以，更準(zhǔn)確地說，今天的MEMS包括感知外界信息(力、熱、光、生、磁、化等)的傳感器和控制外界信息的執(zhí)行器，以及進(jìn)行信號處理和控制的電路。1.1MEMS技術(shù)分類(1)傳感MEMS技術(shù)傳感MEMS技
5、術(shù)是指用微電子微機(jī)械加工出來的、用敏感元件來感受轉(zhuǎn)換電信號的器件和系統(tǒng)，包括速度、壓力、濕度、加速度、氣體、磁、光、聲、生物、化學(xué)等各種傳感器。目前，傳感器的發(fā)展方向是陣列化、集成化、智能化。(2)光學(xué)MEMS技術(shù)綜合微電子、微機(jī)械、光電子技術(shù)等基礎(chǔ)技術(shù)，開發(fā)新型光器件，稱為微光機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS)。它能把各種MEMS結(jié)構(gòu)件與微光學(xué)器件、光波導(dǎo)器件半導(dǎo)體激光器件、光電檢測器件等完整地集成在一起，形成一種全新的功能系統(tǒng)，具有體積小、成本低、可批量生產(chǎn)、可精確驅(qū)動和控制等特點(diǎn)。(3)射頻MEMS技術(shù)射頻MEMS
6、技術(shù)傳統(tǒng)上分為固定的和可動的兩類。固定的MEMS器件包括本體微機(jī)械加工傳輸線、濾波器和耦合器；可動的MEMS器件包括開關(guān)、調(diào)諧器和可變電容[7]。1.2MEMS特點(diǎn)MEMS的基本特點(diǎn)：（1）MEMS器件體積小、重量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時(shí)間短。（2）以硅為主要材料，機(jī)械電氣性能優(yōu)良。（3）用硅微加工工藝在一片硅片上同時(shí)可制造成百上千個MEMS，批量生產(chǎn)可大大降低生產(chǎn)成本。（4）集成化性能優(yōu)越，能在極小的空間里實(shí)現(xiàn)多種功能。（5）多學(xué)科交叉，涉及電子、機(jī)械、材料、制造、自動控制等學(xué)科。2.小衛(wèi)星與
7、MEMS衛(wèi)星2.1小衛(wèi)星概念進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著航天技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代小衛(wèi)星逐漸呈現(xiàn)輕量化、小型化、低成本以及高功能密度和性價(jià)比等優(yōu)勢，小衛(wèi)星已成為空間系統(tǒng)的重要組成部分。在過去十幾年中，小衛(wèi)星技術(shù)迅猛發(fā)展，小衛(wèi)星逐漸從探索、試驗(yàn)階段轉(zhuǎn)入業(yè)務(wù)化、裝備化運(yùn)營階段，并在遙感、通信、導(dǎo)航及空間科學(xué)等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。國外通常把質(zhì)量在500kg以下的衛(wèi)星定義為小衛(wèi)星?？紤]到我國衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，目前我國把質(zhì)量在1000kg以下的衛(wèi)星定義為小衛(wèi)星[8]。皮納衛(wèi)星是指質(zhì)量為千克級、以微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)為基礎(chǔ)的
8、小衛(wèi)星。其中納衛(wèi)星一般指質(zhì)量在10kg以下的小衛(wèi)星，皮衛(wèi)星一般是指1kg以下的小衛(wèi)星。皮納衛(wèi)星具有成本低、研制周期短、發(fā)射靈活等突出優(yōu)點(diǎn)，能通過組成星座、編隊(duì)或衛(wèi)星群完成單科大衛(wèi)星難以實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，在研發(fā)和應(yīng)用上具備一定的優(yōu)勢[9]。質(zhì)量在1kg以下的衛(wèi)星統(tǒng)稱為甚小型衛(wèi)星（verysmallsatellite），主要包括皮衛(wèi)星、飛衛(wèi)星，起源于科學(xué)或?qū)W術(shù)研究，追求性價(jià)比，注重驗(yàn)證、發(fā)展和提升技術(shù)。甚小型
